In dem Format “5 Fragen an ConQuMat” berichten Projektmitglieder über Ihre Forschung, Ihre Ziele und Herausforderungen, sowie Chancen für die Zukunft.
Zu Beginn stellt sich Prof. Dr. Markus Heyl (Professur für Theoretische Physik III) von der Universität Augsburg vor.
Woran forschen Sie im Projekt ConQuMat?
In dem Feld eingeschränkter Quantenmaterie beschäftigen wir uns auf der einen Seite mit komplexen Materialien und wie wir deren Eigenschaften überhaupt berechnen können. Selbst mit Supercomputern ist das nämlich oft schwierig bis unmöglich. Auf der anderen Seite untersuchen wir inwieweit es möglich ist, eine spezielle quantenmechanische Eigenschaft – die sogenannte Verschränkung – in Materialien messbar und nutzbar zu machen.
Was hat Sie dazu inspiriert, sich in diesem (spezifischen) Forschungsbereich zu engagieren?
Mich fasziniert die Quantenphysik ganz allgemein, gerade weil sich die Teilchen des Mikrokosmos so anders verhalten als all das, was wir aus unserer alltäglichen Erfahrungswelt kennen. Es sind aber gerade genau diese etwas ungewöhnlichen Eigenschaften, die auch ganz neue Anwendungen möglich machen. Das prominenteste Beispiel ist hier wahrscheinlich der Quantencomputer. Das Anwendungsspektrum ist tatsächlich allerdings sehr viel breiter und umfasst z.B. auch Materialien mit neuen Eigenschaften oder neuartige Sensoren wie sie unter anderem für das autonome Fahren von großer Bedeutung sind.
Was ist das Ziel Ihrer Forschung?
In unserer Arbeitsgruppe beschäftigen wir uns mit der Grundlagenforschung von quantenmechanischen Systemen vieler Teilchen. Konkret geht es uns zumeist darum, deren Dynamik besser theoretisch beschreiben zu können und zu verstehen. Die Motivation für diese Forschung speist sich nicht nur von den grundlegenden Aspekten der Quantenphysik als Ganzes, sondern auch maßgeblich von erstaunlichen Fortschritten auch der experimentellen Seite. Dort ist es in den letzten Jahren möglich geworden, die Dynamik quantenmechanischer Vielteilchensysteme auf einem ganz neuen Level zu untersuchen.
Welche Herausforderungen begegnen Ihnen in Ihrer Forschung und wie gehen Sie damit um?
Die größte Herausforderung, vor der wir meist stehen, ist, dass die interessante zu untersuchenden Probleme äußerst komplex sind. Deren Lösung ist so schwer, dass dies selbst mit den größten Supercomputern teilweise unmöglich ist. Deswegen muss immer mitgedacht werden, wie wir technisch die physikalische Fragestellung überhaupt angehen können. Hierfür bedienen wir uns in letzter Zeit unter anderem Methoden aus dem Bereich des Maschinellem Lernens.
Wie könnte Ihre Forschung das Verständnis der Physik / der Welt / von Technologien / der Zukunft ändern?
Der persönliche Beitrag unserer Arbeitsgruppe bezieht sich zumeist auf theoretische Grundlagenforschung. Auch wenn die konkreten Fragestellungen stark von Experimenten und potentiellen Anwendungen motiviert sind, so ist das Ziel unserer Arbeit meist noch nicht eine konkrete Anwendung, sondern eher die Grundlagen dafür zu entwickeln. Denn: ohne diese Grundlagen auch keine Anwendungen.
